Optyka nanostruktur Struktura pasmowa Wpływ naprężeń Stała sieci

Optyka nanostruktur

Sebastian Maćkowski

Instytut FizykiUniwersytet Mikołaja KopernikaAdres poczty elektronicznej: mackowski@fizyka.umk.plBiuro: 365, telefon: 611-3250

SL 2008/2009

Struktura pasmowa

SL 2008/2009

przejścia optycznie dozwolone:∆s=±1 – bright exciton

przejścia wzbronione∆s=±2 – dark exciton

Wpływ naprężeń

SL 2008/2009

Stała sieci vs. energia przerwy

SL 2008/2009

dla większości układów występuje niedopasowanie sieciowe!

Heterozłącze

SL 2008/2009

typ I typ II typ III

Studnia kwantowa

SL 2008/2009

dla nieskończonych barier

dla skończonych barier

Wzrost pseudomorficzny

SL 2008/2009

naprężenie ściskające

Zniesienie degeneracji pasm

SL 2008/2009

Epitaksja

SL 2008/2009

epitaksja z wiązek molekularnych (MBE)

p~10-9-10-10 Torr1Torr – 133 Pa

charakteryzacja in-situ

Urządzenie MBE

SL 2008/2009

Możliwości MBE

SL 2008/2009

- wytwarzanie struktur wielowarstwowych złożonych ze związków o różnych strukturach elektronowych, np. GaAs – AlGaAs (band-gap engineering = inżynieria przerwy energetycznej)

- wysoki stopień czystości chemicznej osadzanych warstw

- dobra kontrola ostrości interfejsu (zmiana składu możliwa w jednejwarstwie atomowej), możliwość otrzymywania pojedyńczej warstwy atomowej (1 ML = 1 monolayer)

- otrzymywanie supersieci (np. GaAs-AlGaAs-GaAs- itd.) o okresie od kilku Å.

- szerokie zakresy domieszkowania, np. dla (Al)GaAs, często w zakresie niedostępnym przy wykorzystaniu klasycznych metod wzrostu

Komórka efuzyjna

SL 2008/2009

RHEED

SL 2008/2009

RHEED

SL 2008/2009

warstwa CdTe na podłożu ZnTe

Oscylacje RHEED

SL 2008/2009

oscylacje natężenia pozwalają określić szybkość wzrostu

Mody wzrostu

SL 2008/2009

Frank van der Merwe

Stranski-Krastanov

Volmer-Weber

Diagram fazowy

SL 2008/2009

tak powstają kropki kwantowe

Obraz RHEED

SL 2008/2009

Frank van der Merwe

wzrostwyspowy

Obraz RHEED

SL 2008/2009

wzrost InAs na GaAs(001)przy ok. 2 ML wzrost przechodzi w mod Stransky-Krastanov’a

RHEED w przypadku wzrostu warstw niedopasowanych sieciowo

AFM

SL 2008/2009

AFM – mikroskopia sił atomowych jako metoda charakteryzacji powierzchni w ultra wysokiej próżni

3 ML CdTe na ZnTe 6 ML CdTe na ZnTe

STM

SL 2008/2009

STM – skaningowa mikroskopia tunelowa jako metoda charakteryzacji powierzchni w ultra wysokiej próżni

Spektroskopia optyczna

SL 2008/2009

Odbicie

SL 2008/2009

energie ekscytonów – pomiar prostszy niż absorpcja

Luminescencja

SL 2008/2009

dynamika ekscytonów, mechanizmy poszerzenia

Wzbudzenie luminescencji

SL 2008/2009

wzbudzenie ekscytonów, mechanizmy relaksacji

Pierwsze studnie

SL 2008/2009

GaAs-AlGaAs – dla 30% Al brak niedopasowania sieciowego

Pierwsze studnie

SL 2008/2009

testowanie mechaniki kwantowej!

Pierwsze studnie

SL 2008/2009

Luminescencja

SL 2008/2009

Luminescencja

SL 2008/2009

szerokość linii rezonansowych

Luminescencja

SL 2008/2009

zależność energii emisji ekscytonu od szerokości studni kwantowej

Luminescencja

SL 2008/2009

poszerzenie linii luminescencyjnej związane z rozpraszaniem na

fononach akustycznych i optycznych

Biekscyton

SL 2008/2009

Biekscyton

SL 2008/2009

zależność energii wiązania biekscytonuod szerokości studni kwantowej

Biekscyton

SL 2008/2009

Tunelowanie

SL 2008/2009

Podwójna studnia kwantowa

SL 2008/2009

struktura pasmowa dynamika luminescencji

Podwójna studnia kwantowa

SL 2008/2009

Tunelowanie rezonansowe

SL 2008/2009

Ekscyton skośny

SL 2008/2009

Ekscyton skośny

SL 2008/2009

Ekscyton skośny

SL 2008/2009

Efekt Starka

SL 2008/2009

Efekt Starka

SL 2008/2009